吳旭東

(貴州省交通建設(shè)工程咨詢(xún)監(jiān)理有限公司檢測(cè)中心，貴州 貴陽(yáng) 550008)

聲波透射法檢測(cè)樁基完整性的分析

吳旭東

(貴州省交通建設(shè)工程咨詢(xún)監(jiān)理有限公司檢測(cè)中心，貴州 貴陽(yáng) 550008)

就聲波透射法檢測(cè)樁基完整性的優(yōu)勢(shì)和檢測(cè)過(guò)程中存在的一些不足，結(jié)合本人多年的樁基檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)給出一些建議。

聲波透射法；樁基完整性；數(shù)據(jù)處理；局限性

1 聲波透射法檢測(cè)樁基

1.1 聲波透射法原理

混凝土灌注樁超聲檢測(cè)法是在樁內(nèi)預(yù)埋若干根平行于樁的縱軸的聲測(cè)管道檢測(cè)時(shí)，將聲測(cè)管道內(nèi)灌滿(mǎn)清水作為耦合劑，將超聲換能器放入聲測(cè)管內(nèi)，其中一只超聲換能器發(fā)射超聲脈沖，超聲脈沖經(jīng)樁身混凝土傳播后由另一只(幾只)超聲換能器接收，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后通過(guò)電纜傳送到主機(jī)計(jì)算存儲(chǔ)并時(shí)時(shí)顯示；通過(guò)超聲換能器在聲測(cè)管道內(nèi)的移動(dòng)對(duì)混凝土內(nèi)部進(jìn)行逐斷面探測(cè)，由接收超聲脈沖的聲學(xué)參數(shù)(脈沖波形、傳播時(shí)間、傳播速度及能量)的變化以判斷樁身混凝土缺陷大小、位置及樁身完整性。

1.2 檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析

(1)平測(cè)時(shí)各聲測(cè)線的聲時(shí)、聲速、波幅及主頻，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)分別按下式計(jì)算，并繪制聲速-深度曲線和波幅-深度曲線，也可繪制輔助的主頻-深度曲線以及能量-深度曲線。

tci=ti(j)-t0-t′

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：i為聲波檢測(cè)線的編號(hào)(應(yīng)對(duì)每個(gè)檢測(cè)剖面連續(xù)編號(hào))；j為檢測(cè)剖面編號(hào)；tci(j)為第j檢測(cè)剖面第i聲測(cè)線聲時(shí)，μs；ti(j)為第j檢測(cè)剖面第i聲測(cè)線聲時(shí)測(cè)量值，μs。

(2)對(duì)于受檢樁的聲速異常判斷臨界值，可以按照下述方法來(lái)確定：

首先根據(jù)本地區(qū)的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合預(yù)留的同條件混凝土試件或者由鉆芯法鉆取的的芯樣試件的抗壓強(qiáng)度，通過(guò)對(duì)已知強(qiáng)度的混凝土試件與聲速的對(duì)比試驗(yàn)，分別確定樁身混凝土聲速低限值vL和混凝土試件的聲速平均值vp。

當(dāng)v0(j)大于vL且小于vp時(shí)，

vc(j)=v0(j)

(5)

當(dāng)v0(j)小于等于vL或v0(j)大于等于vp時(shí)，應(yīng)分析原因；第j檢測(cè)剖面的聲速異常判斷臨界值可按下列情況的聲速異常判斷臨界值綜合確定：

同一根樁的其他加測(cè)剖面的聲速異常判斷臨界值；

與受檢樁屬同一工程、相同樁型且混凝土質(zhì)量較穩(wěn)定的其他樁的聲速異常判斷臨界值。

1.3 應(yīng)結(jié)合所有檢測(cè)剖面的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析

在檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合所有檢測(cè)剖面的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，防止因?yàn)槁暅y(cè)管埋管傾斜、樁頂聲測(cè)管與混凝土結(jié)合不緊密等情況帶來(lái)的誤判。聲測(cè)管埋管傾斜會(huì)導(dǎo)致某個(gè)檢測(cè)剖面聲速值明顯偏大，而另外一個(gè)相鄰剖面聲速值明顯偏低，且兩個(gè)剖面的聲速值變化趨勢(shì)一致，但聲幅值基本不變，另外幾個(gè)檢測(cè)剖面正常，在判定過(guò)程中應(yīng)該準(zhǔn)確分析，防止誤判。在某些樁基檢測(cè)過(guò)程中，在靠近樁頭部位的最后一個(gè)或幾個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)急劇下降，而樁頭部位混凝土目測(cè)良好。該現(xiàn)象可能是清理樁頭混凝土?xí)r，外力引起聲測(cè)管與混凝土之間產(chǎn)生間隙或者混凝土局部破損，導(dǎo)致超聲波無(wú)法無(wú)法穿過(guò)裂縫或破損混凝土，引起聲學(xué)參數(shù)異常。解決該現(xiàn)象可在聲測(cè)管外壁或樁頭混凝土澆清水，如該現(xiàn)象如產(chǎn)生好轉(zhuǎn)，則可判定是此問(wèn)題造成的。

1.4 建立聲速-強(qiáng)度曲線

在有條件的情況下，應(yīng)采取澆筑試樁的方式驗(yàn)證施工單位樁基施工技術(shù)水平。在施工單位澆筑過(guò)程中，采取留樣砼同條件試件，或者采取鉆取芯樣的方式，在試驗(yàn)室內(nèi)用非金屬超聲波檢測(cè)儀配置的平探頭，測(cè)試同條件養(yǎng)護(hù)下的試件或者抽取的芯樣的聲速與強(qiáng)度，建立聲速-強(qiáng)度的回歸方程，在以后的檢測(cè)過(guò)程中，做為輔助判據(jù)，更加準(zhǔn)確的判定樁基的澆筑質(zhì)量。

1.5 檢測(cè)方式互相結(jié)合

在樁基澆筑過(guò)程中，由于施工單位對(duì)聲測(cè)管的埋設(shè)不夠規(guī)范以及聲波透射法本身的缺陷，無(wú)法檢測(cè)到樁基底部沉渣的情況。鉆芯法也只是在抽檢范圍內(nèi)進(jìn)行驗(yàn)證樁底沉渣厚度，頻率較低。對(duì)于大多數(shù)樁基來(lái)說(shuō)，我們需要用低應(yīng)變法驗(yàn)證樁底沉渣厚度，采取聲波透射和低應(yīng)變相結(jié)合的檢測(cè)方式，充分發(fā)揮兩種測(cè)試方法的優(yōu)勢(shì)，更好的對(duì)樁基澆筑質(zhì)量進(jìn)行判定。

2 聲波透射法檢測(cè)樁基完整性的局限性

聲波透射法聲波透射法檢測(cè)樁身混凝土的完整性，具有效率高、儀器設(shè)備小巧便攜等優(yōu)點(diǎn)，但是需在檢測(cè)前預(yù)埋聲測(cè)管，對(duì)聲測(cè)管的埋置有很高的要求，管內(nèi)必須灌注清水，探頭必須在聲測(cè)管內(nèi)自由滑動(dòng)，堵管無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，聲測(cè)管不能傾斜過(guò)大或者扭曲，容易造成誤判。

3 對(duì)于聲波透射法檢測(cè)數(shù)據(jù)的局限性的處理辦法

3.1 聲測(cè)管的正確安裝與保護(hù)

聲測(cè)管是用聲波透射法進(jìn)行樁基檢測(cè)最探頭的通道，樁基檢測(cè)結(jié)果與聲測(cè)管的埋設(shè)密切相關(guān)。

聲測(cè)管應(yīng)焊接或綁扎在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)主筋上，采用“U”型卡槽固定住，確保在灌注混凝土過(guò)程中聲測(cè)管不走位。同時(shí)，要注意對(duì)聲測(cè)管上、下端的保護(hù)，下端密封，防止混凝土漿液滲透進(jìn)去，上不加蓋，防止異物掉入聲測(cè)管內(nèi)，聲測(cè)管連接處應(yīng)光順過(guò)渡，防止卡主探頭而無(wú)法順利進(jìn)行聲波透射法檢測(cè)。特別是在村莊或者人流密集處，防止小孩或者行人對(duì)上端聲測(cè)管的破壞。

3.2 不同設(shè)備之間檢測(cè)結(jié)果比對(duì)

用不同型號(hào)的設(shè)備檢測(cè)疑似缺陷樁，可以是相同的人員也可以是不同的人員操作該儀器，消除在檢測(cè)過(guò)程中由于儀器設(shè)備的缺陷導(dǎo)致的對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的影響。

用非金屬超聲波檢測(cè)儀檢測(cè)樁基完整性時(shí)，應(yīng)確保儀器正常運(yùn)行且參數(shù)設(shè)置正確，且換能器滿(mǎn)足測(cè)試要求。測(cè)試過(guò)程中，如發(fā)射換能器的蜂鳴聲響明顯下降，頻率明顯降低，則發(fā)射換能器可能已經(jīng)老化，遇到這種現(xiàn)象則換上新的兩個(gè)換能器重新測(cè)試被測(cè)物體，比較兩次數(shù)據(jù)，老化的那次數(shù)據(jù)聲幅會(huì)明顯的比第二次偏低，所以在使用過(guò)程中要特別注意換能器是否老化，這會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響，放大缺陷。

3.3 不同檢測(cè)人員檢測(cè)結(jié)果比對(duì)

首先應(yīng)派另一個(gè)或幾個(gè)試驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)同一根樁基，使用同一臺(tái)儀器，用同樣的方法對(duì)疑似缺陷樁進(jìn)行復(fù)檢，消除在檢測(cè)過(guò)程中由于試驗(yàn)檢測(cè)人員在操作儀器設(shè)備的時(shí)候沒(méi)有按照規(guī)范設(shè)置參數(shù)或其他能夠影響測(cè)試結(jié)果的操作帶來(lái)的影響，致使測(cè)試到的數(shù)據(jù)發(fā)生偏離。對(duì)于聲學(xué)參數(shù)異常處，應(yīng)取大于異常區(qū)2～3倍范圍內(nèi)進(jìn)行加密檢測(cè)、斜測(cè)或扇形掃測(cè)，當(dāng)采用加密檢測(cè)法時(shí)，一般測(cè)點(diǎn)間距由原來(lái)的250 mm改為50～100 mm，當(dāng)采用斜測(cè)法時(shí)，兩個(gè)換能器中點(diǎn)連線的水平夾角不宜大于30°。

[1] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范(JGJ 106-2014)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2014.

[2] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程(JTG-F F81-2004)[S].北京：浙江省交通廳工程質(zhì)量監(jiān)督站,2004.

[3] 徐維鈞.樁基施工手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社,2007.

2016-12-10

吳旭東(1985-)，男，重慶酉陽(yáng)人，工程師，主要從事工程檢測(cè)工作。

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1008-3383(2017)03-0143-02